本發(fā)明涉及一種砌墻設(shè)備，特別是一種自動(dòng)化砌墻設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，全球建筑行業(yè)正面臨著日益嚴(yán)峻的勞動(dòng)力短缺問題。砌墻工人的短缺以及社會(huì)的需求逐漸催生半自動(dòng)化/自動(dòng)化砌墻設(shè)備的誕生，凸顯了行業(yè)內(nèi)對于自動(dòng)化解決方案的迫切需求。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，開發(fā)半自動(dòng)化/自動(dòng)化砌墻設(shè)備成為了建筑技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵方向，旨在通過技術(shù)手段緩解勞動(dòng)力壓力，并有效控制成本。

2、例如，專利號cn202011187512.5的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)中所記載一種自動(dòng)砌墻機(jī)及其砌墻方法；專利申請?zhí)朿n202211741077.5的中國發(fā)明專利申請文件中所記載一種一體式自動(dòng)砌墻機(jī)器人砌墻工藝。

3、目前，現(xiàn)有技術(shù)中半自動(dòng)化/自動(dòng)化砌墻設(shè)備能夠?qū)Υu塊進(jìn)行涂漿、碼垛、分揀等操作，但其仍存在以下不足之處：

4、首先，磚塊夾持機(jī)械手裝置的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、制造成本相對高；同時(shí)，磚塊的夾持、涂料以及碼垛操作無法在機(jī)械手單次夾持過程中完成，施工效率相對較低；

5、其次，磚塊間壓實(shí)后溢出的水泥砂漿無法及時(shí)進(jìn)行刮除，仍需要人工進(jìn)行清除，不但操作較為麻煩，而且容易造成水泥砂漿的浪費(fèi)。

6、故此，提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種自動(dòng)化砌墻設(shè)備，其磚塊的夾持、涂料以及碼垛操作在機(jī)械手單次夾持過程中完成，進(jìn)而能夠提升施工效率。同時(shí)，其能夠壓緊剛剛碼垛好的涂漿磚塊并回收磚塊之間溢出的多余砂漿，再重新用于后續(xù)砌筑。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種自動(dòng)化砌墻設(shè)備，其包括：

3、行走裝置；

4、升降平臺裝置；

5、旋轉(zhuǎn)平臺裝置，其包括一個(gè)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)一、一個(gè)槽輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺；所述旋轉(zhuǎn)平臺的臺面上形成夾持治具的定位結(jié)構(gòu)；所述槽輪機(jī)構(gòu)的撥盤通過一個(gè)聯(lián)軸器一傳動(dòng)連接至步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)一的輸出端上；旋轉(zhuǎn)平臺固定至所述槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪上，且為同軸結(jié)構(gòu)；

6、涂漿裝置，其包括一個(gè)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)二、一個(gè)變螺距螺旋葉片和一個(gè)攪拌筒；所述攪拌筒設(shè)有開關(guān)狀態(tài)能夠進(jìn)行切換的出料口；變螺距螺旋葉片通過一個(gè)聯(lián)軸器二傳動(dòng)連接至步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)二的輸出端上，并置于攪拌筒內(nèi)始終作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

7、磚塊夾持機(jī)械手裝置，其包括一個(gè)三軸氣缸一、一個(gè)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)三、一個(gè)齒輪齒條機(jī)構(gòu)一、一對機(jī)械手指和一個(gè)以上的夾持治具；

8、步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)三通過一個(gè)支架一固定至所述三軸氣缸一的擋板上，三軸氣缸一驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)三在其活塞桿的行程上作縱向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；

9、在支架一上固定一個(gè)導(dǎo)向架一，對所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)一的一對齒條進(jìn)行支撐和導(dǎo)向的作用；

10、所述步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)三的電機(jī)軸與所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)一的一個(gè)齒輪傳動(dòng)連接，以驅(qū)動(dòng)所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)一的一對齒條始終作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；

11、一對機(jī)械手指與一對齒條逐一對應(yīng)，并分別固定至其對應(yīng)的齒條上；

12、砂漿刮除機(jī)械手裝置，其包括一個(gè)三軸氣缸二、一個(gè)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)四、一個(gè)齒輪齒條機(jī)構(gòu)二、一對機(jī)械刮刀和一對壓桿機(jī)構(gòu)；

13、步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)四通過一個(gè)支架二固定至所述三軸氣缸二的擋板上，三軸氣缸二驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)四在其活塞桿的行程上作縱向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；在支架二上固定一個(gè)導(dǎo)向架二，對所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)二的一對齒條進(jìn)行支撐和導(dǎo)向的作用，在導(dǎo)向架二上固定一個(gè)支板；

14、所述步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)四的電機(jī)軸與所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)二的一個(gè)齒輪傳動(dòng)連接，以驅(qū)動(dòng)所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)二的一對齒條始終作橫向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；

15、一對機(jī)械刮刀與一對齒條逐一對應(yīng)，并分別固定至其對應(yīng)的齒條上；

16、一對壓桿機(jī)構(gòu)均包括一個(gè)導(dǎo)向桿套、一個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)壓桿，三者平行于三軸氣缸二的活塞桿進(jìn)行同軸分布，其中螺旋彈簧套接至壓桿上，并且螺旋彈簧的一側(cè)端部抵接于壓桿表面所形成階梯部的一側(cè)軸肩上，壓桿的一側(cè)穿過導(dǎo)向桿套，且螺旋彈簧和壓桿的階梯部均襯入導(dǎo)向桿套內(nèi)，同時(shí)螺旋彈簧的另一側(cè)端部抵接于導(dǎo)向桿套的一側(cè)端部所形成階梯孔部的軸肩上，壓桿的另一側(cè)則貫穿支板上預(yù)設(shè)的通孔延伸向一對機(jī)械刮刀之間，且其階梯部的另一側(cè)軸肩與支板互相抵接，同時(shí)導(dǎo)向桿套的另一側(cè)端部固定至支板上；

17、單軸運(yùn)動(dòng)平臺，所述單軸運(yùn)動(dòng)平臺的滑座行程延伸至本設(shè)備外；

18、以及，鋁型材機(jī)架；

19、其中，升降平臺裝置安裝至行走裝置上，升降平臺裝置的升降平臺始終作縱向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；

20、旋轉(zhuǎn)平臺裝置的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)一安裝至升降平臺裝置的升降平臺上，旋轉(zhuǎn)平臺裝置的槽輪機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)平臺均位于升降平臺的上方，并且所述槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪樞接至升降平臺的臺面上；

21、磚塊夾持機(jī)械手裝置的所有夾持治具均獨(dú)立定位置于旋轉(zhuǎn)平臺的臺面上，所有夾持治具在旋轉(zhuǎn)平臺的同心圓軌跡上進(jìn)行均布，并在步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)一通過槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)至少有一個(gè)夾持治具位移至預(yù)設(shè)的夾持工位并停歇，以及同樣至少有一個(gè)夾持治具位移至預(yù)設(shè)的涂漿工位并停歇；

22、鋁型材機(jī)架安裝至升降平臺裝置的升降平臺上，涂漿裝置和單軸運(yùn)動(dòng)平臺均安裝至鋁型材機(jī)架上；攪拌筒的出料口位于在涂漿工位內(nèi)停歇的夾持治具所夾持磚塊的正上方；

23、磚塊夾持機(jī)械手裝置的三軸氣缸一以及砂漿刮除機(jī)械手裝置的三軸氣缸二均通過一個(gè)支臂安裝至所述單軸運(yùn)動(dòng)平臺的滑座上，并在單軸運(yùn)動(dòng)平臺的滑座行程上，磚塊夾持機(jī)械手裝置通過三軸氣缸一驅(qū)動(dòng)一對機(jī)械手指與位于夾持工位的夾持治具上的一對插孔逐一對應(yīng)進(jìn)行插合，再通過步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)三驅(qū)動(dòng)一對機(jī)械手指進(jìn)行相向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)使夾持治具夾持磚塊。

24、本發(fā)明中槽輪機(jī)構(gòu)通過間歇運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)控制磚塊的轉(zhuǎn)動(dòng)與定位，配合涂漿裝置以及磚塊夾持機(jī)械手裝置能夠在機(jī)械手單次夾持過程中即可完成磚塊的夾持、涂料以及碼垛操作，施工效率較傳統(tǒng)人工提升3-5倍，較現(xiàn)有半自動(dòng)化/自動(dòng)化砌墻設(shè)備也能提升1-3倍，大幅縮短項(xiàng)目周期。

25、另外，本發(fā)明在砌墻過程中能夠壓緊剛剛碼垛好的涂漿磚塊并回收磚塊之間溢出的多余砂漿，再重新用于后續(xù)砌筑。

26、另外，本發(fā)明中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化砌墻設(shè)備的磚塊夾持機(jī)械手裝置，其通過機(jī)械手指和夾持治具組合使用方式，進(jìn)而融合了通用性和專用性的優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)相對更為簡單，制造成本相對更低。

27、進(jìn)一步，上述一種自動(dòng)化砌墻設(shè)備，其結(jié)構(gòu)中在延伸向一對機(jī)械刮刀之間的壓桿端部優(yōu)選擇設(shè)有能夠增加壓桿與磚塊的接觸面積的桿帽，進(jìn)而能夠減小壓桿機(jī)構(gòu)施加于磚塊上的壓強(qiáng)，使得壓桿機(jī)構(gòu)施加于磚塊上的壓力更加均衡，繼而提升磚塊砌筑效果。

28、進(jìn)一步的，上述一種自動(dòng)化砌墻設(shè)備，其結(jié)構(gòu)中所述夾持治具的具體結(jié)構(gòu)，優(yōu)選擇為包括：

29、一個(gè)矩形框體，其輪廓上設(shè)有一個(gè)缺口部，并且缺口部所在的一對端部均向矩形框體外延伸形成一對插接部，在每個(gè)插接部上均設(shè)有一個(gè)插孔；

30、一對機(jī)械手指與一對插孔逐一對應(yīng)進(jìn)行插合，并通過一對機(jī)械手指進(jìn)行相向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)使矩形框體產(chǎn)生形變進(jìn)而夾持磚塊。

31、更進(jìn)一步的，所述夾持治具的具體結(jié)構(gòu)，還優(yōu)選擇為包括：

32、自缺口部的對側(cè)框壁向缺口部延伸，并伸出缺口部的一對筋板部，一對筋板部位于一對插接部之間；

33、一對筋板部的相向面上均設(shè)有一個(gè)以上的抵接部。

34、上述優(yōu)選技術(shù)方案中磚塊置于夾持治具的矩形框體內(nèi)，僅需要通過一對機(jī)械手指進(jìn)行相向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)使矩形框體產(chǎn)生形變進(jìn)而夾持磚塊，夾持治具的磚塊夾持方式簡單，且同時(shí)能夠確保夾持牢固、穩(wěn)定。

35、進(jìn)一步的，上述一種自動(dòng)化砌墻設(shè)備，其結(jié)構(gòu)中所述旋轉(zhuǎn)平臺的臺面上形成夾持治具的定位結(jié)構(gòu)優(yōu)選擇為：自旋轉(zhuǎn)平臺的臺面向外延伸的凸起部，其與夾持治具的輪廓進(jìn)行匹配并半包圍夾持治具。

36、上述旋轉(zhuǎn)平臺的臺面上形成夾持治具的定位結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定。

37、上述一種自動(dòng)化砌墻設(shè)備，其結(jié)構(gòu)中所述升降平臺裝置優(yōu)選擇為剪叉式升降平臺裝置，其在起升后有較高的穩(wěn)定性。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明得到的一種自動(dòng)化砌墻設(shè)備，其具備以下的技術(shù)效果：

39、本發(fā)明中槽輪機(jī)構(gòu)通過間歇運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)控制磚塊的轉(zhuǎn)動(dòng)與定位，配合磚塊夾持機(jī)械手裝置能夠在機(jī)械手單次夾持過程中即可完成磚塊的夾持、涂料以及碼垛操作，施工效率較傳統(tǒng)人工提升3-5倍，較現(xiàn)有半自動(dòng)化/自動(dòng)化砌墻設(shè)備也能提升1-3倍，大幅縮短項(xiàng)目周期。

40、本發(fā)明在砌墻過程中能夠壓緊剛剛碼垛好的涂漿磚塊并回收磚塊之間溢出的多余砂漿，再重新用于后續(xù)砌筑，砂漿回收率高達(dá)?90%，符合?leed?綠色建筑認(rèn)證的循環(huán)施工標(biāo)準(zhǔn)，顯著降低施工成本與環(huán)境負(fù)荷。其通過機(jī)械“擠壓?+?刮取?+?循環(huán)”的閉環(huán)設(shè)計(jì)，不僅解決了傳統(tǒng)砌墻中砂漿物料浪費(fèi)的痛點(diǎn)，還通過結(jié)構(gòu)集成化降低了裝置復(fù)雜度。

41、另外，本發(fā)明中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化砌墻設(shè)備的磚塊夾持機(jī)械手裝置，其通過機(jī)械手指和夾持治具組合使用方式，進(jìn)而融合了通用性和專用性的優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)相對更為簡單，制造成本相對更低，在自動(dòng)化磚塊搬運(yùn)領(lǐng)域（當(dāng)然，也適用于其他物料的自動(dòng)化搬運(yùn)、裝配等）具有顯著優(yōu)勢：

42、1.提升通用性與柔性：

43、核心優(yōu)勢：機(jī)械手指是通用的，可以通過快速更換不同的夾持治具來適應(yīng)多種形狀、尺寸、材質(zhì)的磚塊。這極大地提高了單臺磚塊夾持機(jī)械手裝置的應(yīng)用范圍，無需為不同規(guī)格、尺寸的磚塊都配備專用機(jī)械手。

44、快速換型：只需更換治具即可快速適配砌墻任務(wù)，顯著減少停機(jī)換型時(shí)間。

45、2.優(yōu)化夾持性能與保護(hù)磚塊：

46、精準(zhǔn)貼合：夾持治具可以根據(jù)磚塊的具體輪廓、關(guān)鍵夾持點(diǎn)進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和制造，提供最佳的接觸面積和壓力分布，確保夾持牢固、穩(wěn)定且不易損壞磚塊。

47、特殊功能集成：夾持治具上可以方便地集成軟質(zhì)接觸面（硅膠、聚氨酯）、仿形輪廓、傳感器（到位檢測、壓力檢測）等，以滿足特定的夾持需求（如防滑、精確定位、過程監(jiān)控等）。

48、3.保護(hù)制造成本相對更高的機(jī)械手指：

49、屏障作用：夾持治具充當(dāng)了機(jī)械手指與工件之間的物理屏障。磨損、沖擊、碎屑等主要作用于相對廉價(jià)且易更換的治具上，而非精密機(jī)械手指本體。

50、降低維護(hù)成本：更換或修復(fù)一個(gè)損壞的夾持治具比維修或更換整個(gè)機(jī)械手指模塊成本低得多，時(shí)間也更快。

51、4.簡化機(jī)械手指設(shè)計(jì)：

52、降低復(fù)雜性：機(jī)械手指本身可以設(shè)計(jì)得更簡單、更標(biāo)準(zhǔn)化（例如，只需提供基本的開合動(dòng)作和足夠的夾持力）。復(fù)雜的夾持形狀、特殊功能都交給治具去實(shí)現(xiàn)。

53、提高可靠性：更簡單的機(jī)械手指通常意味著更高的可靠性，更低的故障率，以及更低的制造成本。

54、5.提升效率和定位精度：

55、精確定位：專用夾持治具能更精確、更快速地引導(dǎo)磚塊進(jìn)入預(yù)定位置，減少了機(jī)械手指本身的定位精度要求，提高了整體裝配或放置的精度和速度。

56、減少調(diào)整：對于特定磚塊，使用專用夾持治具通常比調(diào)節(jié)通用機(jī)械手指的行程、位置或更換指套更快捷、更可靠。

57、6.降低成本（總體擁有成本）：

58、夾持治具成本相對更低：專用治具的設(shè)計(jì)和制造成本相對較低。

59、庫存管理優(yōu)化：只需存儲(chǔ)各種治具，而不是存儲(chǔ)多種專用復(fù)雜的機(jī)械手指模塊。

60、7.便于設(shè)計(jì)和迭代：

61、模塊化設(shè)計(jì)：整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)理念。機(jī)械手指是標(biāo)準(zhǔn)模塊，治具是專用模塊。

62、快速響應(yīng)變化：當(dāng)磚塊規(guī)格、尺寸設(shè)計(jì)變更時(shí)，通常只需要重新設(shè)計(jì)和制造新的治具，而不需要改動(dòng)核心的機(jī)械手和手指系統(tǒng)，響應(yīng)速度快。